Miten kasvit tuottavat siemeniä?

Suvullista lisääntymistä varten tarvitaan sukusoluja, joiden yhdistyessä uusi yksilö saa alkunsa. Sukusoluja kutsutaan kasveilla munasoluksi ja siitepölyksi.

Kukin sukusolu on ainutkertainen

Kun kasvi valmistaa munasoluja ja siitepölyä, sukusolun kromosomien kokonaismäärä puolittuu. Geenit sijaitsevat kromosomeissa ja kullakin lajilla on sille tyypillinen kromosomimäärä. Esimerkiksi puutarhamansikalla kromosomien määrä tavallisessa solussa on 56 (merkitään 2n = 56). Sen sijaan puutarhamansikan kukan siitepölyhiukkasissa ja munasoluissa kromosomimäärä on puoliintunut (n = 28). Sukusolut syntyvät meioosiksi kutsutun solunjakautumisen seurauksena. Näin kukan munasoluissa ja siitepölyhiukkasissa on vain puolet kasvin muiden solujen kromosomien lukumäärästä.

Kukin sukusolu on perimältään erilainen kuin muut samassa emokasvissa olevat sukusolut, koska sukusolujen syntyessä (meioosissa) vastinkromosomien jakautumien tytärsoluihin on sattumanvaraista. Samalla tapahtuu tekijäinvaihtoa, jonka seurauksena syntyy uusia geeniyhdistelmiä kromosomeihin.

Ainutkertainen siemen

Siitepölyn hedelmöittäessä munasolun kromosomimäärä palautuu normaaliksi. Hedelmöityksen seurauksena syntyy kasviin siemenen. Mansikalla siemenet ovat marjan pinnalla. Mansikan kukassa on tapahtunut yhtä monta sukusolun hedelmöitystä kuin siinä on siemeniä. Jokainen siemen on omanlaisensa, joten jokaisesta siemenestä kasvaa yksilö, jonka geeniyhdistelmää ei ole millään muulla kasvilla. Tämän yksilön geenit ovat kuitenkin muodostuneet sen "vanhempien" geeneistä, joten se muistuttaa joiltakin ominaisuuksiltaan niitä.

Kromosomiston moninkertaistuminen

Kasveilla on myös sellainen erityisominaisuus, että jos kasvin sukusolujen geenimäärä ei puolitukaan, vaan sukusoluihin päätyy koko yksilön kromosomisto (eli kaikki geenit), se voi silti yhdistyä toisen kasviyksilön samanlaiseen, koko kromosomiston sisältävään sukusoluun. Tällöin syntyvä siemen sisältää kaksinkertaisen määrän geenejä kuin kasviyksilöllä normaalisti on. Eläimillä näin vakava virhe periytymisessä johtaisi kuolemaan, mutta kasviyksilö voi kehittyä aivan normaalisti kaksinkertaisen kromosomiston kanssa. Seurauksena on usein tavallista kasviyksilöä paljon suurempi kasvi. Kromosomiston kaksinkertaistuminen on luonnonolosuhteissakin kasveille ihan tavallista, mutta erityisesti kasvinjalostuksessa tätä menetelmää käytetään usein, jotta saadaan suurempia ja enemmän satoa tuottavia kasveja. Tätä kutsutaan polyploidiaksi.

Suvullinen lisääntyminen aiheuttaa muuntelua

Suvullisen lisääntymisen seurauksena eliöt muuttuvat aina hieman sukupolvesta toiseen. Tämä aiheuttaa lajin sisäistä vaihtelua. Lajin sisäistä vaihtelua kutsutaan myös lajin sisäiseksi monimuotoisuudeksi. Sen seurauksena samaan lajiin kuuluvat yksilöt ovat keskenään erilaisia. Monimuotoisuus voi olla suurta tai pientä sen mukaan, kuinka samankaltaisia tai erilaisia yksilöt ovat keskenään.

Monimuotoisuus tuottaa eliöille suurta etua, koska monipuoliset geeniyhdistelmät takaavat yleensä paremmin populaatioiden hyvän terveyden. Lisäksi ympäristöolosuhteiden muuttuessa monimuotoiset populaatiot pärjäävät paremmin, koska joukosta löytyy todennäköisesti aina myös sellaisia yksilöitä, joiden geenit soveltuvat myös muuttuneisiin olosuhteisiin.